框架结构中填充墙震害分析与抗震构造措施

关键词：钢筋混凝土框架；填充墙震害分析；抗震构造；质量控制 

　　钢筋混凝土框架结构：是由钢筋混凝土柱、纵梁、横梁组成的框架来支承屋顶与楼板荷载的结构。钢筋混凝土框架结构作为一种结构形式广泛应用于工业与民用建筑中，有关地震灾害表明，地震作用下填充墙对框架结构的影响是不能忽视的，这种影响在地震各阶段的表现是不同的。 

　　1钢筋混凝土框架填充墙震害分析 

　　1.1填充墙在地震作用下的破坏 

　　据有关震害统计表明，地震作用下框架结构中填充墙的震害主要表现为墙面出现单斜裂缝、交叉裂缝、与框架梁之间出现水平裂缝或者发生平面外倒塌。同时由于框架结构在水平荷载作用下变形为剪切型，因此框架下部填充墙破坏大于框架上部。 

　　1.2地震作用下填充墙对框架结构的影响 

　　填充墙框架的承载能力略大于填充墙和框架单独工作时承载能力之和，填充墙框架结构在地震作用下框架对墙体有约束作用，同时墙体对框架也有一定的支撑。这种支撑作用增大了结构早期刚度。并且，填充墙增强了框架的耗能能力和变形能力，减少了结构倒塌的可能性。 

　　1.3填充墙影响结构的刚度变化，造成填充墙的破坏 

　　无论填充墙采用的是砌块砌体墙等何种材料，填充墙在构造上与框架联系在一起共同作用的时候，或多或少地改变了整个框架体系的抗侧向作用的能力。同时，由于填充墙的加入，有可能产生较大的扭转，使一个本来均匀规整的框架结构刚度中心偏移，从而使结构在地震作用下发生偏移。大多数框架结构的主体结构震害一般较轻，主要破坏发生在围护结构和填充墙，因此，除了加强填充墙与主体结构的拉结措施外，还应考虑底层填充墙与结构构件在同一水准下的抗震设计。 

　　1.4填充墙造成框架柱的附加作用，使框架结构出现“柱铰”现象 

　　同一结构层内，由于填充墙的分布方式不同，使得水平地震剪力的分配也发生变化，造成同一层内框架柱的水平受力不同而出现“柱铰”破坏现象。 

　　1.5结构层间刚度的不均匀、结构布置过于复杂而造成的破坏 

　　不同结构层内，填充墙的数量或布置方式的差异，形成了上下层的填充墙的不连续；或由于结构布置过于复杂，形成错层结构布置，可能导致相邻层间的刚度突变，这对结构的抗震十分不利。 

　　1.6开洞的填充墙可能对框架柱造成“短柱”效应 

　　填充墙的布置使得框架柱的计算高度减少，形成“短柱”，在水平力作用下，容易提前发生塑性铰破坏。 

　　2钢筋混凝土框架填充墙抗震规范构造规定 

　　填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称，宜避免形成薄弱层或短柱。 

　　砌体的砂浆强度等级不应低于M5；实心块体的强度等级不宜低于MU2.5，空心块体的强度等级不宜低于MU3.5；墙顶应与框架梁密切结合。 

　　填充墙应沿框架柱全高每隔500～600mm设2φ6拉筋，拉筋伸入墙体的长度，6、7度时宜全长贯通，8、9度时应全长贯通。 

　　墙长大于5m时，墙顶与梁宜有拉结；墙长超过8m或层高2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。 

　　楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。 

　　3钢筋混凝土框架填充墙施工质量控制 

　　3.1钢筋混凝土框架填充墙拉结筋与钢筋混凝土水平系梁钢筋 

　　抗震规范中规定填充墙的拉结筋与钢筋混凝土水平系梁钢筋应在框架混凝土柱中满足锚固长度，而且国家标准图集《建筑抗震构造图集》03G329-1中也有该种节点做法，其目的就是要确保拉结筋与柱的可靠拉结。正常情况下，拉结筋与钢筋混凝土水平系梁钢筋在整个结构体系中所起的作用不像框架柱、梁受力筋那么明显，但当地震出现时，它需要能够适应主体结构不同方向的层间位移，而且应具有满足层间变位的变形能力，以达到与框架柱的连接具有足够的延性和适当的转动能力。而目前施工单位使用的一些“植筋”固结剂主要是环氧树脂类，其脆性较强，当其受外力挠动后，大大降低它与混凝土及钢筋的粘结力。因此当地震出现时，填充墙受到地震力的反复作用，拉结筋也同时要承受平面外剪切力的往复作用，其延性大大降低，不可能再保证拉结筋与混凝土柱的可靠连接，也就无法满足承受拉力的要求，导致墙体钢筋被拉出，墙体与柱子开脱。因此，施工中应高度重视框架填充墙与框架柱的拉结节点做法，不宜采用“植筋”。 

　　3.2钢筋混凝土框架填充墙砌筑 

　　第一，干拌砂浆强度按照图纸设计要求并提供质保书，拌和后3～4h内用完，当施工期间最高气温超过30℃时，应在拌成后2h内使用完毕。 

　　第二，砌筑前应提前2天浇水湿润，砌筑时不得有明显水迹。砌块表面污物应清除干净，严禁使用有竖向裂缝、断裂的小砌块砌筑。 

　　第三，钢筋混凝土构造柱脚，砌筑时必须严格执行先退后前的原则，每一马牙搓的齿高一般约为30cm，齿深不小于6cm。 

　　第四，砌筑轻集料混凝土空心砌块时，应底面朝上摆放砌筑（反砌），每层顺砌，上下层砌块对孔，竖向灰缝相互错开。 

　　第五，砌筑墙体时，上、下皮砌块要错缝搭砌，搭接长度不小于砌块长度的1/3，在T型墙体处应使横墙砌块隔皮露端面，并坐中于纵墙砌块、墙转角处，还应使纵、横墙的砌块相互搭砌，隔皮砌块露端面。加气混凝土砌块砌体竖缝宜用墙体两侧临时夹板灌缝。 

　　第六，水平灰缝厚度及竖向灰缝宽度分别为15mm和20mm。灰缝必须横平竖直，砂浆饱满，水平灰缝砂浆饱满度不应小于80%，竖向灰缝砂浆饱满度也不应小于80%。 

　　第七，每层砌筑时先砌两端再拉线砌筑中间部分，并随砌随吊、靠，确保墙体垂直、平整。 

　　第八，对于预留的洞口、管道等，在砌筑时派专人预留和预埋准确，对于敷设在砌体上的电线槽，必须弹线并用切割机进行切割。 

　　第九，在砌筑至拉接筋位置时，必须将拉接筋理直调顺后压在水平灰缝内，再进行上层砌块的 

　　砌筑。 

　　第十，在砌筑到梁、板底部时，留出一定空隙，至少7天后方可用水泥砖或页岩砖斜砌顶紧，倾斜度为60°左右，要求砂浆饱满，组砌合理。设计不砌到梁底的砌体或窗底，须设钢筋混凝土压顶。压顶的做法为墙体敷2φ6通长钢筋，锚入钢筋混凝土框架柱冈，60厚C20混凝土现浇。 

　　3.3钢筋混凝土构造柱施工 

　　构造柱主筋应在钢筋混凝土框架施工中按照设计要求预设短筋，保证搭接头长度一般为35d。箍筋间距不大于10cm.对于沿墙体每隔500mm设置一道2φ6拉结筋的要求，必须严格要求砌筑者随砌随放，并保证放入固定在密实的砂浆水平灰缝中。 

　　构造柱商品混凝土强度等级按设计要求，坍落度宜控制在16～18cm.按规定留置相应试块。 

　　构造拄混凝土振捣操作要设专人负责，以免出现漏浆、过振、中间受阻混凝土浇注不到位等现象。浇捣柱混凝土时，宜用插入式振捣棒分层振实，使马牙搓上口的混凝土能保证浇捣密实。振捣棒随振随拨，分层振捣厚度不超过500mm为宜。振捣时严禁振动砖墙、钢筋，以免造成墙体松动、拉结筋脱开或钢筋骨架变位。浇注前必须将砖砌体和木模板用水浇湿，并封闭清扫口。 

　　4结语 

　　过去，主要致力于主体结构系统抗震性能的研究，而忽略了非结构部分填充墙等构件的影响，结果导致在许多震害中由框架填充墙所造成的严重破坏。从钢筋混凝土框架填充墙震害的分析，填充墙等非结构构件的存在，改变了框架结构的各种性能指标，要使钢筋混凝土框架填充墙结构在地震中的抗震性能达到事先预定的目标，要高度重视钢筋混凝土框架填充墙与柱拉结节点与钢筋混凝土构造柱的设计与施工质量，要从以往只注重结构安全，向全面注重结构的性能、在满足抗震规范规定的基础上应加强某些框架梁柱的承载能力，以抵御地震作用下填充墙变形产生的附加力，消除安全隐患。 

　　参考文献 

　　[1]王旋，等．汶川地震中填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能思考[J]．工业建筑，2009，39（1）． 

　　[2]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010．